Использование суперкомпьютерного моделирования помогло российским ученым определить структуру жидкого углерода.
Даже далекий от химии человек может не задумываясь назвать сразу несколько модификаций и соединений углерода: от углекислого газа до алмазов, графита и нанотрубок. Наука хорошо их изучила, чего нельзя сказать о жидком углероде.
Проблема в том, что жидкий углерод требует для стабилизации экстремально высоких температур, которые практически недостижимы. Между тем современная промышленность активно использует производные углерода, и фазовые переходы «твердое тело – жидкость» могут возникать в ходе синтеза углеродных наночастиц или встречаться при интенсивной лазерной абляции углеродных материалов.
Группа ученых из Объединенного института высоких температур РАН и Московского физико-технического института провела атомистическое моделирование жидкой фазы углерода, используя методы суперкомпьютерного моделирования вместо эксперимента.
«Этот подход позволяет численно описывать и предсказывать поведение каждого отдельного атома в некотором, как правило, очень небольшом объеме вещества», – говорит заместитель заведующего лабораторией суперкомпьютерных методов в физике конденсированного состояния МФТИ Никита Орехов.
По словам аспиранта МФТИ, младшего научного сотрудника лаборатории суперкомпьютерных методов в физике конденсированного состояния МФТИ Михаила Логунова, ученые исследовали поведение жидкого углерода при температурах от 5000 до 7000 градусов Кельвина. «В определенном диапазоне давлений жидкий углерод существенно меняет свою структуру и становится похожим на смесь линейных sp-гибридизованных цепочек толщиной в один атом. Это крайне неожиданное поведение для ковалентной жидкости».
Ранее такие цепочки наблюдались и при обычной температуре. Но их крайне сложно стабилизировать. Есть предположение, что sp-гибридизованные цепочки – признак еще одной, пока мало знакомой фазы твердого углерода, которая называется карбин, пишет «Научная Россия».
Напомним, ранее МедиаПоток рассказал, как ученые из МГУ и Воронежского государственного университета нашли способ приостановить старение путем ограничения питания.
